Ricercatori di SEOULTECH sviluppano un sensore tattile 3D con metamateriali auxetici: principi, architettura e casi d’uso
Un team della Seoul National University of Science and Technology (SEOULTECH) guidato dallo studente magistrale Mingyu Kang e dal prof. associato Soonjae Pyo ha sviluppato una piattaforma di sensori tattili basata su metamateriali meccanici auxetici (NPR, rapporto di Poisson negativo) stampati in 3D. L’obiettivo è aumentare sensibilità, stabilità e integrazione in dispositivi indossabili, robotica e monitoraggio sanitario. L’articolo scientifico è stato pubblicato online su Advanced Functional Materials il 6 luglio 2025.
Perché gli auxetici aiutano il sensing
I metamateriali auxetici, a differenza dei materiali convenzionali, si contraggono lateralmente sotto compressione: questo concentra la deformazione nella zona sensibile, migliora la risposta del sensore e riduce l’interferenza tra celle adiacenti (crosstalk). Il team ha sfruttato questa meccanica per ottenere segnali più puliti e ripetibili in array tattili compatti.
Architettura: reticolo cubico con cavità sferiche, stampato DLP
La struttura è un reticolo cubico con vuoti sferici, progettato per favorire la contrazione interna e la rotazione dei giunti sotto carico. La fabbricazione avviene tramite stampa 3D DLP su elastomeri (silicone), così da programmare con precisione la risposta meccanica tramite la sola geometria, senza cambiare materiale di base.
Due modalità di trasduzione: capacitiva e piezoresistiva (CNT)
La piattaforma funziona in due modalità:
• Capacitiva, dove la pressione modifica spaziatura degli elettrodi e distribuzione dielettrica;
• Piezoresistiva, in cui un network di nanotubi di carbonio (CNT) conformale varia la resistenza sotto carico. La doppia via permette di coprire da piccole a grandi pressioni con un’unica architettura.
Dimostrazioni: array 4×4 e soletta “smart” per il passo
I ricercatori hanno mostrato: (1) un array 4×4 per mappatura spaziale della pressione e classificazione degli oggetti; (2) una soletta intelligente per analisi dell’andatura e pronazione (ipo-/iperpronazione). I grafici riportano risposte normalizzate a 10 e 20 kPa e la stabilità del segnale anche quando i sensori sono incapsulati in strati rigidi, come nelle solette.
Vantaggi pratici: sensibilità, stabilità in spazi confinati, meno crosstalk
Rispetto a porosi con Poisson positivo, il design auxetico limita l’espansione laterale: migliora l’indossabilità (meno ingombro trasversale), mantiene la sensibilità quando il sensore è confinato e riduce le interferenze tra pixel adiacenti, aspetti cruciali per gripper robotici, protesica e dispositivi consumer.
Contesto scientifico e percorso di ricerca
La pubblicazione su Advanced Functional Materials (Wiley) formalizza un filone su metamateriali re-entrant e auxetici per il tatto, già valorizzato da Advanced Science News (Wiley) e da comunicazioni istituzionali SEOULTECH. La pagina del laboratorio (Micro and Nano Devices Lab) elenca il lavoro con dettagli su autori e sedi.
Implicazioni per aziende e filiera
Sebbene la ricerca sia accademica, interessa direttamente produttori di dispositivi indossabili, integratori di robotica collaborativa e aziende di materiali conduttivi (es. CNT), oltre a editori come Wiley che veicolano la conoscenza scientifica applicabile in ambito industriale. La stampa DLP e la progettazione geometrica abilitano personalizzazione e scalabilità a costi competitivi per la supply chain.
